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沸石的特性與應用
發(fā)布時間:2017-06-24 瀏覽 519次

天然沸石是一種含水架狀結構硅鋁酸鹽礦物質(zhì),沸石格架的鋁(硅)氧四面體,氧原子有的化合價未得到中和,使整個鋁氧(硅氧)四面體帶有負電,為保持電中性,缺少的正電荷由附近帶正電的陽離子如k、Na、Ca、Mg等堿或堿土金屬離子來補償平衡,這些平衡陽離子和水分子與格架結合的不緊密極易與周圍水溶液的陽離子發(fā)生交換作用,交換后的沸石晶體結構不被破壞,這就使沸石具有離子交換性。

沸 石 的 結 構
 
1沸石的離子交換性:
天然沸石是一種含水架狀結構硅鋁酸鹽礦物質(zhì),沸石格架的鋁(硅)氧四面體,氧原子有的化合價未得到中和,使整個鋁氧(硅氧)四面體帶有負電,為保持電中性,缺少的正電荷由附近帶正電的陽離子如k、Na、Ca、Mg等堿或堿土金屬離子來補償平衡,這些平衡陽離子和水分子與格架結合的不緊密極易與周圍水溶液的陽離子發(fā)生交換作用,交換后的沸石晶體結構不被破壞,這就使沸石具有離子交換性。
2沸石的親和性
   沸石晶格內(nèi)部有很多大小均一的孔穴和通道,孔穴和通道的體積有的可占沸石晶體體積50%以上,這些空穴和通道在一定物理化學條件下具有**而固定的直徑(3—10A)。各種不同的沸石其直徑也不同,小于這個直徑的物質(zhì)能夠被其吸附,而大于這個直徑的物質(zhì)則被排除在外。沸石具有較大的靜電吸引力,在它的鋁硅酸鹽格架上的電荷即陽離子晶格上的負電與平衡陽離子正電的電荷中心在空間上是不重疊的,所以在其孔穴中有很大的靜電吸引力,因而使沸石對具有偶極矩或四極分子的物質(zhì)以及具有可極化分子的物質(zhì)顯示出良好的親和性。
3沸石的吸附性
沸石具有很大的比表面積(達500-800平米/克)因而能產(chǎn)生較大色散力,可用做出色的吸附劑,對于主要由擴散力起作用的吸附過程,在大多數(shù)情況下,特別是在低分壓范圍內(nèi),沸石的吸附容量很大,高于其它許多吸附劑,但在高分壓范圍內(nèi),沸石的吸附容量往往很小。
4沸石的基本組成
化學成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O TiO
百分比 68.52 11.59 1.04 3.27 1.13 1.69 0.68 0.1
鑒于沸石其獨特的分子結構,決定了它具有離子交換及靜電吸引能力,耐酸、耐堿熱穩(wěn)定等性能良好,是一種良好的吸附劑。天然沸石經(jīng)過多種特殊工藝活化后,使沸石吸附性能更強,離子交換性能更好,更有利于去除水中各種污染物,成為多功能深度水處理的能替代活性炭的新型材料。

根據(jù)沸石的性能和特點,廣泛應用于建材工業(yè)、農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)、環(huán)保及國防等領域。
1、在建材工業(yè)領域
①作水泥活性混合材,水泥工業(yè)用量*大。該礦石粉碎后不再做其它加工,可直接摻入水泥熟料中而不降低其符號,從而降低水泥的生產(chǎn)成本。
②用沸石作發(fā)泡劑,用于制造泡沫輕質(zhì)建筑砌塊,配制多孔混凝土,生產(chǎn)硅鈣板、建筑灰膏等。
③用沸石燒制人工輕骨料“陶粒”,具有輕質(zhì)、高強、吸水率等特點。陶粒廣泛應用于新型建筑材料工業(yè)及建筑業(yè),代替粘土磚。還可用作農(nóng)業(yè)搞無土栽培。再環(huán)保方面做潔凈美化,污水過濾、煙塵過濾、隔音材料等。
④用沸石作固化劑,可將有害廢料固定在混凝土中。
⑤可加工成小顆粒,直接摻入水泥中作輕骨料,生產(chǎn)建筑砌磚、空心磚、輕質(zhì)高強板材等。
2、在化學工業(yè)領域
①在離子交換方面,沸石主要用于廢水處理,除去或回收重金屬離子,海水提鉀、海水淡化和硬水軟化,放射性廢物處理等。
②在吸附分離方面,沸石主要用于干燥劑,對氣體、液體進行分離、凈化和提純。
③催化劑及催化劑載體:沸石在石油化工領域主要作催化劑或催化劑載體,用于石油的催化裂化。
④填料:沸石可作塑料、樹脂、涂料的充填料。
3、在輕工業(yè)領域
沸石在造紙、人造革、橡膠、鈣塑材料、三合板、洗滌劑、肥皂、牙膏等產(chǎn)品中作充填劑、涂層劑、去污劑、吸附劑、粘結劑配料、低溫漂白催化劑。
4、在陶瓷工業(yè)領域
用沸石制造輕質(zhì)瓷磚,具有可鋸、可釘性能。還可用來制造輕質(zhì)陶瓷和發(fā)泡輕質(zhì)陶瓷等制品,可減輕產(chǎn)品重量,提高強度和耐火性、不透水性等??梢源娓邘X土、石英、長石燒制外墻磚。
5、在農(nóng)業(yè)領域
天然沸石可制作農(nóng)藥載體和農(nóng)藥顆粒劑(緩釋劑)等。還可作肥料載體和土壤改良劑,起提高土壤含氮量,降低土壤粘性,提高透水性等作用。用沸石制作保鮮劑,可用于食品、水果、蔬菜的防腐保鮮。還可搞無土栽培和在蔬菜保護地上的應用。還可作家畜(如豬、牛、兔)等的飼料添加劑。
6、在環(huán)境保護領域
沸石可作除臭劑、清污控制劑(在多孔沸石表面涂以氧化鈦,利用光催化劑一氧化鈦在螢光燈下能發(fā)揮解除惡臭的作用的原理,可生產(chǎn)吸附有毒化學物質(zhì)的環(huán)保建筑材料,以防止住宅裝修綜合癥的發(fā)生)。還可作放射性廢物清除劑,飲用水清潔劑和其它用途的優(yōu)質(zhì)吸附劑。

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